عنوان پایان‌نامه
ترکیب روش تصمیم گیری چند معیاره TOPSIS و الگوریتم بهینه سازی POS برای حل مسائل چند هدفه مدیریت منابع آب
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مهندسی آب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1570;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50641
- تاریخ دفاع
- ۲۰ مهر ۱۳۹۰
- دانشجو
- بهاره اینانلو
- استاد راهنما
- بنفشه زهرایی
- چکیده
- امروزه در حل بسیاری از مسائل مطرح در مهندسی آب، نیاز به بهینه ¬سازی وجود دارد. این مسائل غالبا بزرگ مقیاس، غیر خطی و مقید هستند به طوری که عملاً امکان حل آنها با استفاده از روش¬های سنتی بهینه¬سازی وجود ندارد. از طرف دیگر استفاده از الگوریتم های بهینه سازی چند هدفه به دلیل پیچیدگی های محاسباتی برای حل مسائل بهینه سازی بزرگ مقیاس و همچنین نیاز به تحلیل های اضافی برای انتخاب پاسخ بهینه از میان مجموعه جوابهای بهینه حاصل از بهینه سازی، کاربردهای محدودتری در حل مسائل بهینه سازی بهره برداری از منابع آب پیدا کرده اند. در نتیجه درحل مسائل با کمک الگوریتم های بهینه سازی چند هدفه معمولاً نیاز به استفاده از روش های تصمیم گیری چند معیاره برای انتخاب پاسخ بهینه مناسب از مجموعه جوابهای پارتو وجود دارد تا بتوان از نتیجه حاصل از بهینه سازی برای مسأله مورد نظر استفاده نمود. بدین ترتیب در فرآیند بهینه سازی چند هدفه، علاوه بر تعریف توابع هدف مسأله مورد نظر، بایستی معیارهای گزینش پاسخ مناسب از مجموعه جواب¬های پارتو تعریف شود که در هر دو مرحله نیاز به نظرخواهی از تصمیم گیرنده وجود دارد. هدف در این تحقیق تلفیق روش تصمیم گیری چند معیاره TOPSIS با الگوریتم بهینه سازی دسته ذرات (PSO) به منظور حل مسائل چند هدفه است. از برتری-های بارز الگوریتم PSO نسبت به سایر روش¬های تکاملی از جمله الگوریتم ژنتیک، سرعت بالای عملکرد آن است به طوری که در مدت زمان بسیار کمتر به جواب¬های بهینه می¬رسد. همچنین روش TOPSIS به دلیل محاسبات نسبتاً ساده و سریع و نتایج مورد قبول، در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است به طوری که به یکی از روش های کارآمد تصمیم گیری بدل شده است. در الگوریتم تلفیقی پیشنهادی (TPSO)، سنجش تابع برازش ذرات (پاسخ های مختلف در فضای تصمیم) با استفاده از روش TOPSIS صورت می گیرد و به همین دلیل در انتها تنها یک پاسخ برتر بر اساس معیارهای تعریف شده توسط تصمیم گیرنده تعیین می شود. به منظور بررسی عملکرد مدل TPSO، این الگوریتم بر روی تعدادی از توابع آزمایش به محک گذارده شده است و نتایج قابل قبولی ارائه داده است. همچنین، جواب¬های حاصل از حل توابع آزمایش توسط الگوریتم مذکور با جواب¬های حاصل از الگوریتم های دیگر نظیر MOPSO-CD، CMOPSO-CD و NSGA-II مقایسه شده است. علاوه بر این، الگوریتم پیشنهادی برای حل مسأله بهینه¬سازی بهره¬برداری از مخزن سد سفیدرود مورد استفاده قرار گرفته است و نتایج حاکی از برتری جواب¬های حاصل از الگوریتم پیشنهادی TPSO نسبت به الگوریتم چندهدفه MOPSO-CD است. با توجه به نتایج به دست آمده از حل مسائل توسط الگوریتم پیشنهادی TPSO استفاده از این الگوریتم می¬تواند موجب سهولت در برنامه ریزی و تصمیم¬گیریها در مسائل بزرگ مقیاس در دنیای واقعی شود.
- Abstract
- Applications of multi-objective evolutionary optimization algorithms for solving large-scale problems, usually encounters computational difficulties regarding convergence criteria, etc. Another difficulty arises when the decision makers decide to choose specific solutions among Pareto front optimal solutions. In this study, by combining TOPSIS method as a prevalent Multi-Criteria-Decision-Making-Method and an evolutionary optimization algorithm namely Particle Swarm Optimization (PSO), possibility of reducing computation difficulties of multi-objective optimization is assessed. In the proposed hybrid algorithm, PSO has been used as main optimization algorithm and by using TOPSIS, fitness functions for each particle in the feasible decision space has been evaluated. Therefore, however one fitness function is estimated for each particle, the fitness estimated by TOPSIS method reflects all objectives of the original multi-objective optimization problem. Since only a single best solution will be estimated by this model, there also would be no need for extra comparison between the Pareto front solutions. The proposed algorithm has been successfully tested using several benchmark functions. To show the applicability of this algorithm, it has also been applied to a case study of long-term monthly optimization of Sefid-Rud Reservoir operation. This reservoir which is located in northern Iran, supplies water to different domestic, industrial, and agricultural users and also suffers from extensive sedimentation which highly influences its operation policies. The results of the case study shows that the proposed model can be used as a useful tool for developing optimal operation policies for this reservoir.
